Алуминиумска легура со голема дебелина на ѕидот 6061T6 треба да се изгаси по топлото истиснување. Поради ограничување на дисконтинуираното истиснување, дел од профилот ќе влезе во зоната за водено ладење со задоцнување. Кога следниот краток ингот ќе продолжи да се екструдира, овој дел од профилот ќе претрпи одложено гаснење. Како да се справите со одложеното калење е прашање што треба да го земе предвид секоја производствена компанија. Кога отпадот од процесот на завршување на опашката на истиснување е краток, земените примероци за изведба понекогаш се квалификувани, а понекогаш неквалификувани. При преземање примероци од страна, изведбата повторно се квалификува. Оваа статија го дава соодветното објаснување преку експерименти.
1. Тест материјали и методи
Материјалот користен во овој експеримент е 6061 алуминиумска легура. Неговиот хемиски состав измерен со спектрална анализа е како што следува: Тој е во согласност со меѓународниот стандард за состав на алуминиумска легура GB/T 3190-1996 6061.
Во овој експеримент беше земен дел од екструдираниот профил за обработка на цврст раствор. Профилот долг 400 mm беше поделен на две области. Областа 1 беше директно ладена со вода и гасена. Областа 2 беше ладена во воздух 90 секунди, а потоа водено ладење. Дијаграмот за тестирање е прикажан на слика 1.
Профилот од 6061 алуминиумска легура користен во овој експеримент беше екструдиран од екструдер 4000UST. Температурата на мувлата е 500°C, температурата на шипката за леење е 510°C, температурата на излезот на истиснување е 525°C, брзината на истиснување е 2,1 mm/s, за време на процесот на истиснување се користи водено ладење со висок интензитет и 400 mm должина на тест парче се зема од средината на екструдираниот завршен профил. Ширината на примерокот е 150 mm, а висината е 10,00 mm.
Земените примероци беа поделени и потоа повторно подложени на третман со раствор. Температурата на растворот беше 530°C, а времето на растворување беше 4 часа. По нивното вадење, примероците се сместени во голем резервоар за вода со длабочина на вода од 100мм. Поголемиот резервоар за вода може да осигури дека температурата на водата во резервоарот за вода малку се менува откако примерокот во зона 1 се лади со вода, спречувајќи зголемувањето на температурата на водата да влијае на интензитетот на ладењето на водата. За време на процесот на водено ладење, проверете дали температурата на водата е во опсег од 20-25°C. Угаснетите примероци се старееа на 165°C*8h.
Земете дел од примерокот долг 400 мм 30 мм широк и 10 мм дебелина и направете Бринел тест за цврстина. Направете 5 мерења на секои 10 мм. Земете ја просечната вредност на 5-те Бринелови тврдини како резултат на Бринеловата цврстина во овој момент и набљудувајте ја шемата за промена на тврдоста.
Механичките својства на профилот беа тестирани, а затегнувачкиот паралелен дел од 60 mm беше контролиран на различни позиции на примерокот од 400 mm за да се набљудуваат својствата на истегнување и локацијата на фрактурата.
Температурното поле на гаснењето со водено ладење на примерокот и гаснењето по задоцнување од 90-ти беше симулирано преку софтверот ANSYS и беа анализирани стапките на ладење на профилите на различни позиции.
2. Експериментални резултати и анализа
2.1 Резултати од тестот за цврстина
Слика 2 ја прикажува кривата на промена на цврстината на примерок долг 400 mm измерен со тестер на цврстина Бринел (единичната должина на апсцисата претставува 10 mm, а скалата 0 е линијата на поделба помеѓу нормалното гасење и одложеното гаснење). Може да се открие дека тврдоста на крајот што се лади со вода е стабилна на околу 95 HB. По линијата на поделба помеѓу гаснењето со водено ладење и одложеното гасење со водено ладење од 90-тите, тврдоста почнува да опаѓа, но стапката на опаѓање е бавна во раната фаза. По 40mm (89HB), цврстината нагло опаѓа и паѓа на најниската вредност (77HB) на 80mm. По 80 mm, цврстината не продолжи да се намалува, туку до одреден степен се зголеми. Зголемувањето беше релативно мало. По 130 mm, цврстината остана непроменета на околу 83 HB. Може да се шпекулира дека поради ефектот на спроводливост на топлина, стапката на ладење на делот за одложено гаснење се променила.
2.2 Резултати од тестот за изведба и анализа
Табела 2 ги прикажува резултатите од експериментите со затегнување спроведени на примероци земени од различни позиции на паралелниот пресек. Може да се открие дека цврстината на истегнување и цврстината на попуштање на бр. 1 и бр. 2 немаат речиси никаква промена. Како што се зголемува процентот на одложените краеви на гаснење, цврстината на истегнување и цврстината на легнување на легурата покажуваат значителен надолен тренд. Сепак, цврстината на истегнување на секоја локација за земање мостри е над стандардната цврстина. Само во областа со најниска цврстина, јачината на принос е помала од стандардот на примерокот, перформансите на примерокот се неквалификувани.
Слика 4 ги прикажува резултатите од својствата на истегнување на примерокот бр. 3. Од Слика 4 може да се види дека колку подалеку од линијата на поделба, толку е помала цврстината на крајот на одложеното гаснење. Намалувањето на цврстината покажува дека перформансите на примерокот се намалуваат, но цврстината полека се намалува, само се намалува од 95HB на околу 91HB на крајот од паралелниот дел. Како што може да се види од резултатите од перформансите во Табела 1, јакоста на истегнување се намали од 342MPa на 320MPa за водено ладење. Во исто време, беше откриено дека точката на фрактура на примерокот за истегнување е исто така на крајот од паралелниот дел со најмала цврстина. Тоа е затоа што е далеку од водено ладење, перформансите на легурата се намалуваат, а крајот прво ја достигнува границата на цврстина на истегнување за да формира врат надолу. Конечно, прекинете од најниската точка на изведба и позицијата на пауза е во согласност со резултатите од тестот за изведба.
Слика 5 ја прикажува кривата на цврстина на паралелниот дел од примерокот бр. 4 и положбата на фрактурата. Може да се открие дека колку подалеку од линијата за поделба на водено ладење, толку е помала тврдоста на крајот на одложеното гаснење. Во исто време, локацијата на фрактурата е исто така на крајот каде што цврстината е најниска, 86HB фрактури. Од Табела 2, е откриено дека речиси и да нема пластична деформација на крајот што се лади со вода. Од Табела 1, откриено е дека перформансите на примерокот (јачина на истегнување 298MPa, издашност 266MPa) се значително намалени. Јачината на истегнување е само 298MPa, што не ја достигнува цврстината на отпуштање на крајот што се лади со вода (315MPa). Крајот формираше врат надолу кога е понизок од 315 MPa. Пред фрактурата, се случи само еластична деформација во областа што се лади со вода. Како што исчезнуваше стресот, напрегањето на крајот со водено ладење исчезна. Како резултат на тоа, количината на деформација во зоната за водено ладење во Табела 2 речиси и да нема промена. Примерокот се распаѓа на крајот од пожарот со одложена брзина, деформираната површина е намалена, а крајната цврстина е најниска, што резултира со значително намалување на резултатите од изведбата.
Земете примероци од 100% одложеното гаснење на крајот од примерокот од 400 mm. Слика 6 ја прикажува кривата на цврстина. Цврстината на паралелниот дел е намалена на околу 83-84HB и е релативно стабилна. Поради истиот процес, перформансите се приближно исти. Не е пронајден очигледен модел во положбата на фрактура. Перформансите на легурата се пониски од оние на примерокот со гасена вода.
Со цел дополнително да се истражи регуларноста на перформансите и фрактурата, паралелниот дел од примерокот за истегнување беше избран во близина на најниската точка на цврстина (77HB). Од Табела 1, беше откриено дека перформансите беа значително намалени, а точката на фрактура се појави на најниската точка на цврстина на Слика 2.
2.3 Резултати од ANSYS анализата
Слика 7 ги прикажува резултатите од ANSYS симулацијата на кривите на ладење на различни позиции. Може да се види дека температурата на примерокот во областа за водено ладење брзо паднала. По 5 секунди, температурата падна на под 100°C, а на 80 mm од линијата на поделба, температурата падна на околу 210°C во 90-тите. Просечниот пад на температурата е 3,5°C/s. По 90 секунди во терминалната област за ладење на воздухот, температурата паѓа на околу 360°C, со просечна стапка на пад од 1,9°C/s.
Преку анализата на перформансите и резултатите од симулацијата, откриено е дека перформансите на областа за ладење со вода и областа за одложено гаснење се шема на промена која прво се намалува, а потоа малку се зголемува. Под влијание на ладењето на водата во близина на линијата на поделба, спроводливоста на топлина предизвикува примерокот во одредена област да падне со стапка на ладење помала од онаа на водено ладење (3,5°C/s). Како резултат на тоа, Mg2Si, кој се зацврсти во матрицата, таложи во големи количини во оваа област, а температурата падна на околу 210 ° C по 90 секунди. Големото количество на преципитирано Mg2Si доведе до помал ефект на водено ладење по 90 секунди. Количината на фазата на зајакнување на Mg2Si таложи по третманот на стареење беше значително намалена, а перформансите на примерокот беа последователно намалени. Сепак, зоната на одложено гаснење далеку од линијата на поделба е помалку засегната од спроводливоста на топлината за ладење со вода, а легурата се лади релативно бавно во услови на воздушно ладење (стапка на ладење 1,9°C/s). Само мал дел од фазата Mg2Si полека се таложи, а температурата е 360C по 90-тите. По воденото ладење, поголемиот дел од фазата Mg2Si сè уште е во матрицата и се распрснува и таложи по стареењето, што игра улога на зајакнување.
3. Заклучок
Преку експериментите беше откриено дека одложеното гаснење ќе предизвика тврдоста на зоната на одложено гаснење на пресекот на нормалното гаснење и одложеното гаснење прво да се намали, а потоа малку да се зголеми додека конечно не се стабилизира.
За 6061 алуминиумска легура, јакоста на истегнување по нормално гаснење и одложено гаснење за 90 секунди се 342MPa и 288MPa соодветно, а јачината на отстапување се 315MPa и 252MPa, и двете ги исполнуваат стандардите за изведба на примерокот.
Постои регион со најниска цврстина, која е намалена од 95HB на 77HB по нормално гаснење. Перформансите овде се исто така најниски, со цврстина на истегнување од 271 MPa и цврстина на испуштање од 220 MPa.
Преку анализата на ANSYS, беше откриено дека стапката на ладење на најниската точка на изведба во зоната на одложено гаснење од 90-тите се намали за приближно 3,5 ° C во секунда, што резултираше со недоволно цврст раствор на фазата на зајакнување Mg2Si. Според овој напис, може да се види дека точката на опасност при изведба се појавува во областа за одложено гаснење на спојот на нормално гаснење и одложено гаснење, и не е далеку од спојот, што има важно водечко значење за разумно задржување на опашката на истиснување отпад од крајниот процес.
Изменето од May Jiang од МАТ алуминиум
Време на објавување: 28.08.2024
